关于单片机的毕业论文Word下载.docx

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它由

主机、键盘、显示器等组成。

还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。

这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。

顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。

它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。

它在这个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。

单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。

现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。

彩电、冰箱、空调、录像

机、VCD遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。

单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能

指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。

单片机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机。

1.1单片机基础知识

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。

MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。

MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。

DP-51S单片机仿真实验仪是由广州致远电子有限公司设计的DP系列单

片机仿真实验仪之一，是一种功能强大的单片机应用技术学习、调试。

1.2单片机的应用领域

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用

设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴：

一、在智能仪器仪表的应用

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

二、在家用电器中的应用

可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

三、在工业控制中的应用

用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

四、在计算机网络和通信领域中的应用

现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

五、单片机在医用设备领域中的应用

单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

此外，单片机在工商、金融、科研、教育、国防航空等领域都有着十分广泛的用途。

1.3单片机的发展趋势

单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。

纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：

一、微型单片化

现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU、随机存取数据存储

（RAM、只读程序存储器（R0、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如AD转

换器、PM（脉宽调制电路）、WD（看门狗、、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。

甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。

此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。

现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SM（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。

二、低功耗CMO化

MCS-51系列的8031推出时的功耗达630m\，而现在的单片机普遍都在100mV左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMO（互补金属氧化物半导体工艺）。

像80C51就采用了HMOS

（即高密度金属氧化物半导体工艺）和CHMOS互补高密度金属氧化物半导体工艺）。

CMOS!

然功耗低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而

CHMO则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。

所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。

三、主流与多品种共存

现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片

机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATME公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。

所以80C51占据了半壁江山。

而Microchip公司的PIC精简指令集合（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTE）公司近年的单片机产量与日俱增，与其底价质优的优势，占据一定的市场份额。

此外还有MOTORO公司的产品，日本几大公司的专用单片机。

在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补、相辅相成、共同发展的道路。

九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHZ片内带有PW输出、监视定时器WDT可编程计数器阵列PCADMA传输、调制解调器等。

芯片向高度集成化、低功耗方向的发展，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网等方面得到大量应用。

这类单片机有NEC公司的MPD78O0MITSUBISHI公司的M33770QREVKWEL公司的R650Q

2.硬件设计

2.1硬件设计

2.1.18QC51单片机的内部结构

图2-1为80C51单片机功能结构框图

80C51芯片内部集成了CPURAM、ROM、定时计数器和10口等各功能部件，并由内部总线把这些不见连接在一起。

80C51单片机内部包含以下一些功能部件：

（1）一个8位CPU;

（2）—个片内振荡器和时钟电路；

（3）4KBROM（80C51有4KB掩膜ROM,87C51有4KBEPROM80C31片内有无ROM）；

（4）128B内RAM;

（5）可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；

（6）两个16位定时计数器；

（7）21个特许功能寄存器；

（8）4个8位并行IO口，共32条可编程IO端线；

（9）一个可编程全双工串行口；

（10）5个中断源，可设置成2个优先级。

外时钟源外部事件计数

中断控制并行口串行通信

图2-180C51单片机功能结构框图

2.1.280C51单片机的引脚功能

80C51单片机一般采用双列直插DIP封装，共40个引脚，图2-2a为引脚排列图。

图2-2b为逻辑符号图。

40个引脚大致可分为4类：

电源、时钟、控制和IO引脚。

图2-280C51引脚图

1.电源

（1）Vc芯片电源，接+5V;

（2）Vs接地端。

2时钟

XTAL1XTAL晶体振荡电路反相输入端和输出端。

使用内部振荡电

路时外接石英晶体。

3•控制线

控制线共有4根，其中3根是复用线。

所谓复用线是指具有两种功能,正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能

（1）ALEPR0——地址锁存允许片内EPROM编程脉冲。

1ALE功能：

用来锁存P0口送出的低8位地址。

80C51在并行扩展外存储器（包括并行扩展IO口）时，P0口用于分时传送低8位地址和数据信号，且均为二进制数。

那么如何区分是低8位地址还是8位数据信号呢？

当ALE信号有效时，P0口传送的是低8位地址信号；

ALE信号无效时，P0口传送的是8位数据信号。

在ALE信号的下降沿，锁定P0口传送的内容，即低8位地址信号。

需要指出的是，当CPU不执行访问外RAM指令（MOVX）时，ALE以时钟振荡频率16的固定频率输出，因此ALE信号也可作为外部芯片CLK

时钟或其他需要。

但是，当CPU执行MOVX指令时，ALE将跳过一个ALE脉冲。

ALE端可驱动8个LSTTL门电路。

2PROG功能：

片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

（2）PSEN外ROM读选通信号。

80C51读外ROM时，没个机器周期内PSEN两次有效输出。

PSEN可作为外ROM芯片输出允许OE的选通信号。

在读内ROM或读外RAM时，PSEN无效。

PSEN可驱动8个LSTTL门电路。

（3）RSTVpd复位备用电源。

①正常工作时，RST（Reset端为复位信号输入端，只要在该引脚上连

续保持两个机器周期以上高电平，80C51芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，CPU从0000H开始执行指令。

②Vpd功能：

在Vcc掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由Vpd向片内供电，以保持片内RAM中的数据不丢失。

⑷EAVpp——内外ROM选择片内EPROM编程电源。

1EA功能：

正常工作时，EA为内外ROM选择端。

80C51单片机ROM寻址范围为64KB,其中4KB在片内，60KB在片外（80C31芯片无内ROM,全部在片外）。

当EA保持高电平时，先访问内ROM，但当PC（程序计数器）值超过4KB（OFFFH时，将自动转向执行外ROM中的程序。

当EA保持低电平时，则只访问外ROM,不管芯片内有否内ROM。

对80C31芯片，片内无ROM,因此EA必须接地。

2Vpp功能：

片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚用于施加编程电源Vpp。

对4个控制引脚，应熟记起第一功能，了解其第二功能。

严格来讲，80C51的控制线还应该包括P3口的第二功能。

4.IO引脚

80C51共有4个8位并行IO端口，共32个引脚

（1）P0口——8位双向IO口。

在不并行扩展外存储器（包括并行扩展IO口）时,P0口可用作双向IO口。

在并行扩展外存储器（包括并行扩展IO口）时，P0口可用于分时传送低8位地址（地址总线）和8位数据信号（数据